JELÁTVITEL I A JELÁTVITELRŐL ÁLTALÁBAN, RECEPTOROK INTRACELLULÁRIS (NUKLEÁRIS) RECEPTOROK G FEHÉRJÉHEZ KÖTÖTT RECEPTOROK
A jelátvitel hírvivő molekula (messenger) elektromos formában kódolt információ A jelátvitel: hír kódolása és kibocsátása az egyik sejt, a jeladó által, valamint felfogása és dekódolása a célsejt által Szűkebb értelemben: a jel felfogásának és értelmezésének molekuláris részletei
A jel-molekulák útja változó hosszúságú lehet 1. Endokrin szignalizáció: belső elválasztású mirigy véráram célsejt Véráram A belső elválasztású mirigy a vérbe szekretálja a hormonokat Távoli célsejtek
A jel-molekulák útja változó hosszúságú lehet 2. Parakrin jelátvitel: sejtközötti állomány közvetítésével, néhány mikron távolság Szekrétoros sejt Szomszédos célsejt 2a. Autokrin (spec.: intrakrin) A szekrétoros sejt ugyanaz mint a célsejt
A jel-molekulák útja változó hosszúságú lehet 2b. Irányított szekréció 2c. Szinaptikus jelátvitel terminális jel Jeladó sejt Megkötött célsejt Killer T sejt, limfocita aktiváció 2d. Membránhoz kötött ligand (juxtakrin) mitoch veziku lum Jeladó sejt Fas-Fas ligand Szomszédos célsejt Szinaptikus rés (lásd vezikuláris transzport)
A jel-molekulák útja változó hosszúságú lehet 3. Gap junction (junkció) GLIOBLASZTÓMA: fáziskontraszt és Lucifer Sárga
Ligand-receptor kölcsönhatás csoportosítása 1. ligand oldhatósága: hidrofil vagy hidrofób 2. receptor elhelyezkedése: intracelluláris vagy sejtfelszíni
I. Intracelluláris receptorok: * Ligandjaik lipofil hormonok (szteroidok, tiroxin, retinsav) * Közvetlen hatás a génátírásra sejtciklus, metabolizmus vált. Szállító fehérje a vérben Hormon Sejtmag Citoplazmatikus receptor (gátló fehérjével) Receptor-hormon komplex A megfelelő gének megváltozott expressziója
I. Intracelluláris receptorok: steroid hormonok hatásmechanizmusa Hormon bediffundál a sejtbe receptor inhibitor inhibitor HSP-k, immunophilinek HBD (hormonkötő domén) TATA Dimerizáció Génátírás RNS Poli II TF NTD (N terminális domén) DNS HRE (hormon válasz elem) DBD (DNS-kötő domén)
I. Intracelluláris receptorok: homo és heterodimer típusok Homodimer receptorok Ösztrogén-R, Progeszteron-R, Androgén-R, glükokortikoid-r, minerálkortikoid-r ER-ER, PR-PR, GCR-GCR, stb. homodimerek Citoplazmában inaktív, gátló komplexben (ko-represszorral, pl. Hsp90-nel) Ligandkötéssel aktiválódik, magba transzlokálódik, ott aktivátor komplexet köt, DNS-hez kötődik, hiszton acetilázt aktivál Heterodimer receptorok Retinsav- R, D3 vitamin-r, Tireoid-R, árva (orphan) receptorok (CAR, ERR, lipid R-ok) RAR-RXR, VDR-RXR, TR-RXR heterodimerek (RXR = retinoid X receptor) Magban inaktív, gátló komplexben (ko-represszorral), DNS-hez kötődik Ligandkötésre a ko-represszort koaktivátorra cseréli, hiszton acetiláz komplexet aktivál
II. Sejtfelszíni receptorok: * Ligandjaik hidrofil (adrenalin, peptid hormonok) vagy hidrofób (prosztaglandinok) molekulák ** Másodlagos hírvivők azonnali változások ** Génátírás szabályozása kaszkád mechanizmusok útján Sejtfelszíni receptorok Sejtfelszíni receptorokhoz kötött ligandumok Ligandumok A másodlagos hírvivők koncentrációja alacsony A másodlagos hírvivők koncentrációja megnőtt
A sejtfelszíni receptorok három fő kategóriája 1. Saját enzimaktivitás nélküli receptorok 1a. G proteinhez kapcsolt pl. adrenalin, szerotonin, glukagon, bradikinin receptorok 1b. Tirozin kinázhoz kapcsolt pl. citokin receptor szupercsalád: eritropoetin, interferonok, interleukinok receptorai 1c. Proteolízisen keresztül szabályozó pl. TNFR, Wnt/Fzd, SHH, Delta/Notch 2. Saját enzimaktivitással bíró receptorok pl. ciklázok, kinázok, foszfatázok 2a. Tirozin kináz: EGFR, erbb2, PDGFR, InzulinR 2b. Tirozin foszfatáz: leukocita CD45 foszfatáz 2c. Guanilát cikláz: atriális natriuretikus faktor R 2d. Szerin/treonin kináz: Transzformáló növekedési faktor β (TGF β) R 3. Ioncsatorna működésű receptorok pl. acetilkolin receptor (nikotinerg)
G proteinhez kapcsolt receptorok 7 transzmembrán doménnel * 7 alfa-helikális transzmembrán domén * intra- és extracelluláris hurkok Külső tér extracelluláris hurkok Transzmembrán α hélix Citoplazma citoplazmatikus hurkok
A receptor működési elve Hormon (pl. adrenalin) receptor G protein trimer Effektor (pl. Adenilát cikláz) 0. A szereplők: 1. Hormon kötödése a receptor konformáció változása 2. A receptor kapcsolódik a trimer G s proteinhez
A receptor működési elve 3. G sα a GDP molekulát GTP-re cseréli, elválik a másik két alegységtől 4. G sα aktiválja az adenilát ciklázt camp termelés. A G proteintől eltávolodott receptorról könnyebben ledisszociálhat a hormon 5. G sα elhidrolizálja a GTP-t GDP-vé, disszociál a cikláztól, újra egyesül a trimer
A camp mint másodlagos hírvivő A G protein által aktivált adenilát cikláz ATP-ből camp-t termel A camp az A típusú protein kinázok szabályozásában vesz részt: C 2 R 2 + 4 camp 2 C + R 2 (camp) 4 camp-dependens protein kináz KIKAPCSOLÁS: camp foszfodiészteráz Szabályozó alegységek Katalitikus alegységek camp Katalitikus hely Inaktív AMP Aktív
A foszforiláció: általános szabályozási forma PROTEIN KINÁZ FEHÉRJE FEHÉRJE FEHÉRJE FEHÉRJE PROTEIN FOSZFATÁZ * konformáció, töltés, polaritás megváltoztatása * megfordítható (defoszforiláció foszfatáz) ISMÉTLÉS
Kaszkádszerű szervezés erősítés lehetősége Hormon (10-10 M) Adenilát cikláz ATP camp (10-5 M) Kináz (camp függő) = PKA Aktivált enzim (pl. glikogén foszforiláz kináz) Termék (pl. glikogén foszforiláz) További termék (pl. glükóz) etc.
Serkentő ligand plazmamembrán Gátló és serkentő G proteinek Adrenalin (β-adrenerg R) Glukagon ACTH C aktiválása C gátlása Gátló ligand Adenozin Opioid Cannabinoid 5HT Adrenalin (α2-adrenerg R) A serkentő ligand receptora Serkentő G- protein komplex Adenilát cikláz Gátló G-protein komplex A gátló ligand receptora Többfajta adenilát cikláz ismert. Egyeseket csak a Gsα és Giα szabályoz, másokat a Gsα aktivál és a Giβγ gátol, megint másokat a Gsβγ aktivál, de csak ha kötődik a Gsα is. Egy sejt, logikusan, nem fejez ki két olyan különböző receptort azonos ligandumhoz (pl. β-adrenerg és α2-adrenerg R), melyek a Gs, ill. a Gi fehérjéket ligand hatására egyidejűleg aktiválnák.
G protein által aktivált fehérjék adenilát cikláz (G s ) (glikogénbontás, zsírbontás, ösztrogén/progeszteron szintézis, vízvisszavétel, szaglás) foszfolipáz C β (G o, G q ) (Ca 2+ jel, pl. Bradykinin, AT-II, α1-adrenerg, gerinctelenek látása) cgmp foszfodieszteráz (G t = transzducin) (Látásérzet cgmp PDE aktiválása, Na + csatorna zárás, repolarizáció, lásd. Biofizika...) ioncsatornák (Cl -, K +, Na +, Ca 2+ ) (5-HT, GABA, adrenerg, dopaminerg, nuszkarinerg receptorok különösen a központi idegrendszerben)
A LÁTÁS MOLEKULÁRIS MECHANIZMUSA 1:1 Az elnyelt foton csak a triggerként LIGANDUM szolgál 1:500 2:1 ISMÉTLÉS 1:10 6
G proteinek serkentése és gátlása egyes betegségekben A GDP GTP cserét a (ß-adrenerg) receptorhormon komplex aktiválja A G β,γ G sα komplex inaktív, a ciklázt (ill. más effektort) nem serkenti A G sα -GTP aktív, serkenti az adenilát ciklázt, és más effektorokat GTP hidrolízis: Saját GTP-áz aktivitás
G proteinek serkentése kolerában Ezt a lépést a ß-adrenerg receptorhormon komplex aktiválja GDP GTP A G β,γ G sα komplex nem tudja aktiválni az adenilát ciklázt G βγ G α GDP G βγ + G α GTP A G sα -GTP aktiválja az adenilát-ciklázt NAD + Kolera toxin ADP riboziláció (G s ) nikotinamid Vízvesztés a bélhámon át (Cl - csatornák, aquaporin) P i Az adenilát cikláz állandó aktiválódása ADP-ribóz G α GTP Állandóan aktív G s A GTP hidrolízis gátlása
G proteinek gátlása szamárköhögésben Állandóan inaktív G i G βγ G α nem tudja inaktiválni az adenilát ciklázt Pertussis toxin G i ADP ribozilációja nikotinamid NAD + GDP ADP-ribóz G βγ G α GDP GDP GTP A G iα -GTP inaktiválja az adenilát-ciklázt G βγ + G α GTP Immunszupresszió (fagocitózis gátlása, homing gátlása) Extravazáció, vérnyomás csökken, sokk Hipoglikémia Vérlemezke aktiválás P i
Szemináriumi anyag: G fehérjék a szív szabályozásaban Na + /Ca 2+ Muszkarinerg K + β-adrenergr AcCh R (M2) Adenilát G s cikláz G i β/γ αs β/γ αi Depolarizáció összehúzódás PKA camp hiperpolarizáció lassab és gyengébb kontrakció